[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Nqcp1J"  
MQ`%``  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 a9l8{3  
^m%52Tm h  
1. 线栅偏振片的原理 u,o1{%O  
: @6mFTV  
2. 建模任务 -Sz_
mr  

oa`#RC8N  
}pawIf4V  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 W`M
6J}oG  
 偏振元件的重要特性： .'T40=7  
 偏振对比度 Kkv<"^H  
 透射率 -V5w]F'  
 效率一致性 .z-UOyer  
 线格结构的应用(金属) H0>yi[2f  
bL`eiol6  
3. 建模任务： vHcqEV|P/n  
#jA)>z\Q^  
4. 建模任务：仿真参数 BzN@gQo  
,T|x)"uA`  
偏振片#1: |cd-!iJX-  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 XAuI7e  
 高透过率(最大化) 9v?l  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) #xT!E:W'  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) u =J&~  
偏振片#2: u9Y3?j,oC  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Ck'aHe22'  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `1+F,&e  
 光栅周期：100nm S3Y2O x  
 光栅材料：钨 !{Z~<Ky  
<f>akT,W  
5. 偏振片特性 tR)H~l7q  
zT#`qCbT'J  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 38IMxd9v  
jc:s` 4  
$,27pkwHeW  
%j+xgX/&  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) p|[B =.c{  
M 2q"dz  
)L5i&UK.  
L{&U V0q!  
6. 二维光栅结构的建模 1^G{tlA-  

M.[
rLJZ4  
T!|=El>  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ig!7BxM)<h  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z?G&.# :  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 _Z
Y\,_  
Um.qRZ?  
I#rubAl  
",Cr,;]  
7. 偏振敏感光栅的分析 n<7q`tM#  

ytAWOt}`  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 7cTk@Gq  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) H/fUM  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (u1m]WYL  
8. 利用参数优化器进行优化 wvby?MhPY  

#& ?g %'  

'{b1!nC;  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 =E*Gb[r_7  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 |j~lkzPnV  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 5&!c7$K0  
 #1:最佳的优化函数@193nm $XnPwOj  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 s1j{x&OSq  
t18$x"\4k  
9. 优化@193nm +^|iZbZKx  
#UP~iHbt\  
 初始参数： PoSpkJH  
 光栅高度：80nm j+IrqPKC^  
 占空比：40% <wd]D@l7r  
 参数范围： ci9R.U)  
 光栅高度：50nm—150nm 2?q(cpsN  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6<7
6H  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *m+BuGt|  
=/0=$\Ws  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 G&f8n  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 OQ
&'Dti  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 \}0-^(9zd  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 \;X+X,M  
5 `/< v^  
10. 优化@193nm结果 DGESba\2+  
|I;$M;'r&  
 优化结果： =n(3o$r(  
 光栅高度：124.2nm C#0Qd%  
 占空比：31.6% xg@NQI@7   
 Ex透过率：43.1% *iA4:EIP  
 偏振度：50.0 c]k*}W3T  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ne}+E  
f9
$xk|2g  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 G\d$x4CVGc  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 l`9t}  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 i
yesD  
ZJW[?V\5=  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 q!~ -(&S  
z
muMWT;  
Gbpw5n;e  
 初始参数： 1Tp/MV/>  
 光栅高度：80nm }n:?7  
 占空比：40% m7c*)"^  
 参数范围： d~J-|yyT  
 光栅高度：50nm—150nm bBcp9C)iY  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )j l8!O7  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% q/9H..6  
,i9Byx#TN  
 优化结果： @&F@I3`{  
 光栅高度：101.8nm iRo.RU8>  
 占空比：20.9% h"mi"H^o  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） z+}QZ>  
 偏振对比度：50.0 y;cUl, :v  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 _n8GWBi  
eYUr-rN+)z  
12. 结论 "^j>tii  
6DIZ@oi  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) f>o,N{|  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 #hfuH=&oh  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $q?$]k|M`  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 e1myH6$W  
g:l.MJT  
p^kUs0$GS  
QQ：2987619807 fc=Patg